¿Qué es exactamente el bosón de Higgs?

La física de partículas generalmente tiene dificultades para competir con la política y los chismes de celebridades por los titulares, pero el bosón de Higgs ha atraído mucha atención. Sin embargo, eso es exactamente lo que sucedió el 4 de julio de 2012, cuando los científicos del CERN anunciaron que habían encontrado una partícula que se comportaba como esperaban que se comportara el bosón de Higgs. Tal vez el gran y controvertido apodo del famoso bosón, la "partícula de Dios", ha mantenido a los medios de comunicación alborotados. Por otra parte, la intrigante posibilidad de que el bosón de Higgs sea responsable de toda la masa del universo también captura la imaginación. O tal vez simplemente estamos emocionados de aprender más sobre nuestro mundo, y sabemos que si el bosón de Higgs existe, desentrañaremos un poco más el misterio.

Sin embargo, para comprender verdaderamente qué es el bosón de Higgs, debemos examinar una de las teorías más destacadas que describen la forma en que funciona el cosmos: el modelo estándar . El modelo nos llega a través de la física de partículas , un campo lleno de físicos dedicados a reducir nuestro complicado universo a sus bloques de construcción más básicos. Es un desafío al que nos hemos enfrentado durante siglos y hemos progresado mucho. Primero descubrimos los átomos, luego los protones, los neutrones y los electrones, y finalmente los quarks y los leptones (más sobre esto más adelante). Pero el universo no solo contiene materia; también contiene fuerzas que actúan sobre esa materia. El modelo estándar nos ha dado más información sobre los tipos de materia y fuerzas que quizás cualquier otra teoría que tengamos.

Aquí está la esencia del modelo estándar, que se desarrolló a principios de la década de 1970: todo nuestro universo está hecho de 12 partículas de materia diferentes y cuatro fuerzas [fuente: Organización Europea para la Investigación Nuclear ]. Entre esas 12 partículas, encontrarás seis quarks y seis leptones. Los quarks forman protones y neutrones, mientras que los miembros de la familia de los leptones incluyen el electrón y el neutrino electrónico , su contraparte con carga neutra. Los científicos creen que los leptones y los quarks son indivisibles; que no se pueden romper en partículas más pequeñas. Junto con todas esas partículas, el modelo estándar también reconoce cuatro fuerzas: gravedad , electromagnética, fuerte y débil.

Según las teorías, el modelo estándar ha sido muy eficaz, aparte de su incapacidad para adaptarse a la gravedad. Armados con él, los físicos han predicho la existencia de ciertas partículas años antes de que fueran verificadas empíricamente. Desafortunadamente, al modelo todavía le falta otra pieza: el bosón de Higgs. ¿Qué es y por qué es necesario que el universo que describe el modelo estándar funcione? Vamos a averiguar.

Resulta que los científicos creen que cada una de esas cuatro fuerzas fundamentales tiene una partícula portadora correspondiente, o bosón , que actúa sobre la materia. Ese es un concepto difícil de entender. Tendemos a pensar en las fuerzas como cosas misteriosas y etéreas que cruzan la línea entre la existencia y la nada, pero en realidad son tan reales como la materia misma.

Algunos físicos han descrito los bosones como pesos anclados mediante misteriosas bandas elásticas a las partículas de materia que los generan. Usando esta analogía, podemos pensar en las partículas que desaparecen constantemente en un instante y, sin embargo, son igualmente capaces de enredarse con otras bandas elásticas unidas a otros bosones (e impartir fuerza en el proceso).

Los científicos creen que cada uno de los cuatro fundamentales tiene sus propios bosones específicos. Los campos electromagnéticos, por ejemplo, dependen del fotón para trasladar la fuerza electromagnética a la materia. Los físicos creen que el bosón de Higgs podría tener una función similar, pero transfiriendo masa por sí mismo.

¿No puede importar simplemente tener masa inherentemente sin que el bosón de Higgs confunda las cosas? No según el modelo estándar. Pero los físicos han encontrado una solución. ¿Qué pasa si todas las partículas no tienen masa inherente, sino que ganan masa al pasar a través de un campo? Este campo, conocido como campo de Higgs , podría afectar a diferentes partículas de diferentes maneras. Los fotones podrían deslizarse sin verse afectados, mientras que los bosones W y Z quedarían atascados con masa. De hecho, suponiendo que exista el bosón de Higgs, todo lo que tiene masa la obtiene al interactuar con el todopoderoso campo de Higgs, que ocupa todo el universo. Al igual que los otros campos cubiertos por el modelo estándar, el de Higgs necesitaría una partícula portadora para afectar a otras partículas, y esa partícula se conoce como bosón de Higgs.

El 4 de julio de 2012, los científicos que trabajan con el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) anunciaron el descubrimiento de una partícula que se comporta como debería comportarse el bosón de Higgs. Los resultados, aunque publicados con un alto grado de certeza, son aún algo preliminares. Algunos investigadores están llamando a la partícula "similar a Higgs" hasta que los hallazgos, y los datos, resistan un mayor escrutinio. Independientemente, este hallazgo podría marcar el comienzo de un período de rápido descubrimiento de nuestro universo.

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